再入機(jī)動(dòng)彈頭具有重要的戰(zhàn)略意義和極高的軍事應(yīng)用價(jià)值。本文根據(jù)我國(guó)對(duì)再入機(jī)動(dòng)彈頭控制技術(shù)發(fā)展的需求,對(duì)再入機(jī)動(dòng)彈頭在再入段機(jī)動(dòng)飛行的姿態(tài)穩(wěn)定控制問題進(jìn)行了研究。本文主要針對(duì)再入機(jī)動(dòng)彈頭再入過程中大的不確定性、非線性特性、時(shí)變特性以及MIMO系統(tǒng)耦合特性等問題,進(jìn)行詳細(xì)的分析之后,給出了一種可以有效解決非線性時(shí)變耦合特性并具有較強(qiáng)魯棒性的軌跡線性化控制方法,實(shí)現(xiàn)了再入機(jī)動(dòng)彈頭在動(dòng)壓和飛行馬赫數(shù)變化范圍比較大的情況下飛行姿態(tài)的穩(wěn)定控制。具體研究?jī)?nèi)容如下:建立再入機(jī)動(dòng)彈頭的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型以及與飛行有關(guān)的氣動(dòng)參數(shù)模型。再入機(jī)動(dòng)彈頭是一種高超聲速飛行器,相對(duì)于其他飛行器具有自己典型的特點(diǎn),這些特點(diǎn)主要體現(xiàn)在不確定性、非線性、耦合性以及時(shí)變特性等方面。本文通過對(duì)再入機(jī)動(dòng)彈頭數(shù)學(xué)模型進(jìn)行較深入的研究,進(jìn)行總體的控制思路和控制方法的規(guī)劃。針對(duì)再入機(jī)動(dòng)彈頭的時(shí)變非線性特性以及通道間耦合特性,提出利用非線性動(dòng)態(tài)逆控制方法,處理系統(tǒng)的非線性特性和實(shí)現(xiàn)通道間解耦。該控制方法分兩部分完成:首先將再入機(jī)動(dòng)彈頭模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化,得到用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿射非線性模型;然后利用非線性動(dòng)態(tài)逆方法分別設(shè)計(jì)內(nèi)外回路控制器... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２大氣密度隨高度的變化趨勢(shì)??（１）地面坐標(biāo)系Ｑｘｙｚ??

為速度傾斜角。??由以上坐標(biāo)系的定義及分析可以看出，四種坐標(biāo)系間可以通過多次旋轉(zhuǎn)而相互轉(zhuǎn)??化，其轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖２．３所示。??＾?地面坐標(biāo)系?＼??彈道坐標(biāo)系?體坐標(biāo)系??圖２．３坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系??２．３．３氣動(dòng)參數(shù)模型??再入機(jī)動(dòng)彈頭是一個(gè)無動(dòng)力再入動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，依靠控制系統(tǒng)在空氣動(dòng)力和力矩作用??下產(chǎn)生彈頭在空間的運(yùn)動(dòng)。因此，分析作用在彈體上的各種力和力矩是必要的。由于再??入過程為無動(dòng)力再入且為氣動(dòng)舵控制，因而主要分析作用在彈體上的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力??矩。??通常為了便于問題的研究，將氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩表示為與大氣密度、特征長(zhǎng)度等與??氣動(dòng)布局無關(guān)的無量綱的函數(shù)來突出分析氣動(dòng)布局的特性。在高超聲速飛行器設(shè)計(jì)中，??這個(gè)函數(shù)一般是攻角、馬赫數(shù)、舵偏角的非線性函數(shù)，只能根據(jù)大量的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過??曲線擬合才能得到較準(zhǔn)確的表達(dá)式。我們可以通過大量的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，獲得較??真實(shí)的數(shù)據(jù)

和為滾轉(zhuǎn)和偏航角速率，＆為偏航方向的控制指令。??Ｗ）?ＵｆＪ??為了便于分析，根據(jù)附錄Ａ給出的氣動(dòng)參數(shù)的函數(shù)表達(dá)式，利用ＭＡＴＬＡＢ繪制部??分氣動(dòng)參數(shù)隨馬赫數(shù)和攻角變化的三維曲面［４（）］，如圖２．４所示。由俯仰力矩系數(shù)可以看??蒙１：：麵Ｌ??ａ（ｄｅｇ）?＝?Ｍａｃｈ??ａ）阻力系數(shù)隨馬赫數(shù)和攻角的變化曲線?ｂ）升力系數(shù)隨馬赫數(shù)和攻角的變化曲線??？？一?Ｉ、、?Ｉ??？?－－一－”?丨?Ｉ?：?？－－－？＊■＂５、、：?Ｉ??ｔ５?０?一—?１０??ａ（ｄｅ＾＂＂－＼?ａ（ｄｅｇ）。：”廠?５?Ｍａｃｈ??Ｍａｃｈ??ｃ）升阻比隨馬赫欸和攻角的變化曲線?ｄ）俯仰力矩系數(shù)隨馬赫數(shù)和攻角的變化曲線??圖２．４部分空氣動(dòng)力學(xué)三維曲面??出，靜穩(wěn)定性隨著攻角的增大而增強(qiáng)，且隨著馬赫數(shù)的變化不是很大，彈頭具有較好的??靜穩(wěn)定性，且升阻比高最大約為３，符合設(shè)計(jì)要求。??２．３．４再入機(jī)動(dòng)彈頭再入數(shù)學(xué)模型??再入機(jī)動(dòng)彈頭的數(shù)學(xué)模型可以表示為一個(gè)六自由度、十二狀態(tài)變量的非線性剛體動(dòng)??１７??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3138194